DE2109409A1

DE2109409A1 - Arrangement to reduce gap losses in fans with a swinging impeller

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Publication number: DE2109409A1
Application number: DE19712109409
Authority: DE
Original assignee: Luft und Kaeltetechnik VEB
Current assignee: Luft und Kaeltetechnik VEB
Priority date: 1971-02-27
Filing date: 1971-02-27
Publication date: 1972-09-07

Description

VKB Kombinat Luft- und
KältetechnikVKB Kombinat Luft- und
Refrigeration

808 Dr es de η
KOnigabrüoker Landstr. 156 808 Dr es de η
KOnigabrüoker Landstr. 156

Anordnung zur Verminderung der SpaltVerluste bei Lüftern mit schwingend gelagertem LaufradArrangement to reduce the gap losses in fans with swinging mounted impeller

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verminderung der Spaltverluste bei Lüftern mit schwingend gelagertem Laufrad gegenüber einem starr befestigten Mntrittsgehäuse, insbesondere bei Laufrädern radialer und diagonaler Bauart von Lüftern relativ kleiner Druokzahl, welche einen hohen Reaktionsgrad und damit einen hohen Spaltdruck am Umfang des Laufrades naoh sich zieht·The invention relates to an arrangement for reducing the gap losses in fans with a swinging impeller compared to a rigidly fastened entry housing, especially in the case of impellers of radial and diagonal design of fans relatively small pressure number, which means a high degree of reaction and thus a high gap pressure on the circumference of the impeller pulls

Der sich zwischen der Deckscheibe des Laufrades und dem korrespondierenden Gehäuse ausbildende Ringspalt begrenzt die zurückströmende Leckluftmenge und beeinflußt den aerodynamischen Wirkungsgrad des Lüfters· Bei starrer Aufhängung der bewegten Teile eines Lüfters, z. B. des Laufrades, des Antriebsmotors und gegebenenfalls eines zwiachengeschalteten Getriebes, im Gehäuse wird die Größe des Ringspaltes durch die Fertigungsgenauigkeit bestimmt und verändert sich während des Betriebes nicht· Nachteilig ist die Übertragung des erzeugten Körpersohalla und der Schwingungen auf das gesamte Lüfteraggregat, so daß eine schwingungsdämpfende Isolierung gegenüber der Umgebung sowie den anzuschließenden Rohrleitungen erforderlich ist·The one between the cover disk of the impeller and the corresponding The annular gap forming the housing limits the amount of leakage air flowing back and influences the aerodynamic Efficiency of the fan · With rigid suspension of the moving parts of a fan, e.g. B. the impeller, the drive motor and optionally an intermediate gear, im Housing is the size of the annular gap due to the manufacturing accuracy determined and does not change during operation and the vibrations on the entire fan unit, so that a vibration-damping isolation from the environment as well as the pipelines to be connected is required

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Werden bei einer anderen bekannten Lüfterausführung Motor und Laufrad gemeinsam mit dem Ansaugstutzen des Gehäuses federnd gelagert, während die übrigen Gehäusebauteile starr ausgebildet sind, entstehen zwar ebenfalls keine Spaltprobleme,
jedooh ergeben sich Abdichtschwierigkeiten zwischen dem Ansaugstutzen und dem feststehenden Gehäuse*. Sind zur Beseitigung
dieser Nachteile die rotierenden Lüfterbauteile als starres
Einschubaggregat gegenüber dem gesamten Gehäuse federnd abgestützt, wird auf Grund der Relativbewegung zwisohen Deekscheibenkante des Laufrades und Gehäuse ein größerer Ringspalt erforderlich» Dieser breite Spalt ist ungünstig für Laufräder
ψ mit kleinen Druokzahlen ( y = 1), bei denen ein wesentlicher Teil der zugeführten mechanischen Energie bereits im Laufrad in Druckenergie umgesetzt wird, und* wirkt 3ich insbesondere dann nachteilig aus, wenn diese Laufräder ein kleines Verhältnis
zwischen Breite und Durohmesser besitzen«If, in another known fan design, the motor and impeller are resiliently mounted together with the intake port of the housing, while the other housing components are rigid, there are no gap problems either,
However, there are sealing difficulties between the intake manifold and the fixed housing *. Are for elimination
of these disadvantages, the rotating fan components are considered rigid
Slide-in unit with spring support against the entire housing, a larger annular gap is required due to the relative movement between the Deek disc edge of the impeller and the housing »This wide gap is unfavorable for impellers
ψ with small pressure numbers (y = 1), where a substantial part of the mechanical energy supplied is already converted into pressure energy in the impeller, and * is particularly disadvantageous when these impellers have a small ratio
between width and durohimeter «

Die im Turbomaschinenbau angewendeten labyrinthartigen Anordnungen zum Abdichten des Spaltes sind fertigungstechnisch zu aufwendig und deshalb nicht auf den Lüfterbau übertragbar. Für Lüfter bekannte Ausführungen des Ringspaltes erfüllen bei federnd gelagerten Laufrädern nicht die erforderliche Dichtwirkungo So ist ein Trommellüfter bekannt, bei dem die äußere
k und innere Kante der Deckscheibe des Laufrades Je einen Ringspalt bildete Zwischen diesem äußeren und inneren Ringspalt ist eine Entspannungskammer angeordnet, die die Intensität und
Richtung des Leckluftatromes beeinflußt. Für federnd gelagerteThe labyrinth-like arrangements used in turbo-machine construction for sealing the gap are too complex to manufacture and therefore cannot be transferred to fan construction. Designs of the annular gap known for fans do not meet the required sealing effect in the case of spring-mounted impellers
k and inner edge of the cover disk of the impeller each formed an annular gap. Between this outer and inner annular gap, a relaxation chamber is arranged, which the intensity and
The direction of the air leakage is influenced. For spring-loaded

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Laufrad er erweist sich eine solche Ausführung als unzweckmäßig, da die infolge der radialen und axialen Sehwingungs— amplituden erforderliche Spaltbreite den durch die spezifische Luftführung erreichten Vorteilen entgegenwirkt· Bei einem anderen bekannten Zentrifugalgebläse wird in eine an der Deckscheibe des Laufrades befindliche Ringrille oder Ringfläche durch den Förderstrom oder unmittelbar aus pulvrigem, körnigem oder knetbarplastischem Stoff ein Ring aufgebracht, in den die Gehäusekante eine radial verlaufende Wut formt. Auch diese Dichtung ist nur für eine feste Laufrad-Gehäuse-Verbindung geeignet, da sich bei federnder Aufhängung des Laufrades infolge der weitaus größeren axialen als radialen Schwingungsamplituden eine flache Nut soloher Breite ausbildet, daß eine wirksame Dichtung nicht gewährleistet ist.Impeller such a design proves to be inexpedient, since the gap width required as a result of the radial and axial visual oscillation amplitudes is determined by the specific Air flow counteracts the advantages achieved · In another known centrifugal fan, a the ring groove or ring surface located on the cover disk of the impeller by the flow rate or directly from powdery, A ring is applied to granular or kneadable plastic material, in which the housing edge forms a radially extending rage. Even this seal is only suitable for a fixed impeller-housing connection, as the spring suspension of the impeller due to the much larger axial than radial vibration amplitudes a flat groove soloher width forms that a effective seal is not guaranteed.

Die Erfindung hat den Zweck, bei Lüftern mit im Gehäuse schwingend gelagertem Laufrad- und Antriebsaggregat durch Verminderung der Spaltverluste ohne Erhöhung des Fertigungsaufwands den aerodynamischen Wirkungsgrad zu verbessern.The purpose of the invention is to reduce the number of fans with an impeller and drive assembly swingingly mounted in the housing the gap losses without increasing the manufacturing effort to improve the aerodynamic efficiency.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch die Art und Weise der Formgebung des Spaltes die zurückströmende Leckluftmenge auf ein technisch realisierbares Miniraum zu reduzieren.The invention is based on the object by the type and Way of shaping the gap to reduce the amount of leakage air flowing back to a technically feasible mini-space.

Srfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die innere Deckscheibenkante des Laufrades im Gehäuse einen aus den radialen und axialen Komponenten der Laufrad schwingungen resultierenden, in axialer Richtung verlaufenden, doppelten Ringspalt in Art einer Labyrinthdichtung bildet, dessen beide ßinzelringspalte die Deckscheibe radial wechselseitig in Richtung auf ein Minimum verengt. Da an ;jeder Stelle des Umfanges des doppelten Ringspaltes ein jeweils schmälster Jiinzelringspalt entsteht, wird mit geringstem Aufwand eineAccording to the invention, this object is achieved in that the inner cover disk edge of the impeller in the housing one of the radial and axial components of the impeller vibrate resulting, extending in the axial direction, double annular gap in the manner of a labyrinth seal, whose both ßinzelringpalte the cover disk narrows radially alternately towards a minimum. Since at; every point of the The circumference of the double ring gap creates a narrowest ring gap in each case, becomes one with very little effort

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Verbesserung der Diohtwirkung erreicht· In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung ist die Deckscheibenkante mit einem am Gehäuse befestigten Ring aus elastischem, nichtmetallischem Werkstoff, vorzugsweise aus Kunststoff, insbesondere Polystyrolschaum halbharter Beschaffenheit und vorgegebener Abriebfeatigkeit in Eingriff, wobei erfindungsgemäß die Oberfläche des Ringes mittels eines Schichtstoffes höherer Festigkeit, vorzugsweise ebenfalls Kunststoff, verfestigt ist. Die Ausarbeitung des Ringspaltes aus Schaumkunststoffringen gewährleistet, daß einzelne Sohwingungsatöße elastische abgefangen und gedämpft werde, so daß sich das rotierende System schnell stabilisiert und außerdem der sich ausbildende Spalt nicht durch maximale Stoßamplituden, sondern durch mittlere Schwingungsausschläge bestimmt wird· Dadurch wird die Einhaltung einer nicht weiter zu unterschreitenden Mindestleckluftmenge erreioht·Improvement of the dietary effect achieved · In more advantageous The embodiment of the invention is the cover disk edge with a ring attached to the housing made of elastic, non-metallic material, preferably made of plastic, in particular Polystyrene foam of a semi-hard nature and predetermined Abrasionfeatigkeit in engagement, according to the invention the surface of the ring by means of a laminate of higher strength, preferably also plastic, is solidified. The elaboration of the annular gap from foam plastic rings ensures that individual vibration levels elastic intercepted and dampened, so that the rotating system stabilizes quickly and also the itself The gap that forms is not determined by the maximum shock amplitudes, but rather by the mean oscillation amplitudes As a result, compliance with a minimum amount of leakage air, which must not be exceeded any further, is achieved

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen näher dargestellt· JSs zeigenThe invention is illustrated in more detail with the aid of exemplary embodiments

Fig· 1: einen Ausschnitt eines Radiallüfters mitFig. 1: a section of a radial fan with

den in Wirkungsverbindung stehenden Teilen des Laufrades und des Gehäuses in schematischer Darstellung im Schnitt}the operationally connected parts of the impeller and the housing in a schematic Representation in section}

Fig. 2: eine lüinzelheit der Fig. 1 unter Verwendung eines mit dem Gehäuse verbundenen, mit dem Laufrad zusammenwirkenden Schaumkunststoff— ringes;Fig. 2: a detail of Fig. 1 using a foam plastic connected to the housing and interacting with the impeller ringes;

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Fig. 3: eine Variante der Verbindung dea Schaumkunststoffringes mit dem Gehäuse.Fig. 3: a variant of the connection of the foam plastic ring with the case.

In einem Gehäuse Λ eines Radiallüfters ist ein aus einem Laufrad 2 sowie nicht dargestelltem Motor und Getriebe bestehendes starres Einsohubaggregat in nicht sichtbarer Weise schwingend gelagert. Eine die Lüfterschaufein 3 abschließende Deckscheibe 4 des Laufrades 2 bildet mit. ihrer Kante 5 im Gehäuse 1 einen axial verlaufenden Ringspalt 6, den sie in die beiden Einzelringspalte der Breite s. und s_ unterteilt. Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist ein Ring 7 aus Kunststoff, vorzugsweise Polystyrolschaum halbharter Beschaffenheit und vorgegebener Abriebfestigkeit, im Bereich der Kante 5 der Deckscheibe 4 in das Gehäuse 1 eingeschäumt oder bildet nach Fig. 3 durch Verbindung mit dem Gehäuse einen Teil der Gehäusekontur. In diesen Ring 7 schleift die Kante 5 des Laufrades 2 den Ringspalt 6 entsprechend der auftretenden axialen und radialen Schwingungen des Laufrades 2 ein.In a housing Λ of a radial fan, a rigid single-shaft assembly consisting of an impeller 2 and a motor and gear (not shown) is mounted oscillating in a manner that is not visible. A cover plate 4 of the impeller 2 that closes off the fan blade 3 forms with it. its edge 5 in the housing 1 has an axially extending annular gap 6, which it divides into the two individual annular gaps of width s. and s_. According to the embodiment of FIG. 2, a ring 7 made of plastic, preferably semi-hard polystyrene foam and predetermined abrasion resistance, is foamed into the housing 1 in the area of the edge 5 of the cover plate 4 or, according to FIG. 3, forms part of the housing contour by being connected to the housing . In this ring 7, the edge 5 of the impeller 2 grinds the annular gap 6 in accordance with the axial and radial vibrations of the impeller 2 that occur.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende;The mode of operation of the arrangement is as follows;

Beim Betrieb des Laufrades 2 verengt die Deckscheibe 4 infolge radialer Schwingungsamplituden wechselweise die Einzelringspalte s. oder s«. Da die Sperrwirkung auf die durch Pfeile gekennzeichnete zurückströmende Leckluft an jedem Punkt des Umfanges durch den jeweils schmälsten der beiden Sinzelringspalte s, oder S₂ bestimmt wird, ergibt sich eine labyrinthartige Diohtung. Die Wirkung wird bei Einsatz des Ringes 7 aus Schaumstoff noch verbessert, weilWhen the impeller 2 is in operation, the cover disk 4 alternately narrows the individual ring gaps s. Or s. Since the blocking effect on the backflowing leakage air marked by arrows is determined at each point of the circumference by the narrowest of the two single ring gaps s, or S ₂ , a labyrinth-like diohting results. The effect is even better when using the ring 7 made of foam, because

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diaroli die Elastizität des verwendeten Werkstoffes die Breite und Tiefe des sich, einschleifenden Ringspaltes nicht durch maximale, sondern nur durch mittlere Schwingungsausschlage bestimmt wird, so daß die die durchtretende Leckluftmenge bestimmenden JSinzelringspalte s. und s„ beim Betrieb des Lüfters eine vondiaroli the elasticity of the material used Width and depth of the grinding ring gap not through the maximum, but only through the middle Oscillation amplitudes is determined so that the single ring gap determining the amount of leakage air passing through s. and s "when operating the fan one of

³Λ ^{+ a}2 bis gegen O gehende Dimension einnehmen und damit 2 ³ Λ ^{+ a} 2 take up a dimension that goes towards O and thus 2

für schwingend gelagerte Laufräder nicht mehr zu unterbieten sind.can no longer be undercut for impellers with oscillating bearings.

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Claims

Patents;

Arrangement to reduce the gap losses in fans with a swinging impeller compared to a rigid one fastened housing, especially in the case of impellers of radial and diagonal design of fans with a relatively low pressure factor and a high degree of reaction, characterized in that the cover plate edge (5) of the impeller (2) in the housing (1) one resulting from the axial and radial components of the impeller vibrations, in the axial direction running double annular gap (6) in the form of a labyrinth seal, the two single ring gaps (s .; Sp) the cover disk (4) radially alternately in Direction narrowed to a minimum

2 «Arrangement according to claim 1, characterized in that the cover plate edge (5) with a on the housing (1) attached ring (7) made of elastic, non-metallic material, preferably made of plastic, in particular Polystyrene foam of a semi-hard nature and specified abrasion resistance is engaged

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the surface of the ring (7) by means of a laminate it is of higher strength, preferably plastic, solidified.

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